第2章 流体静力学 矿山流体机械.pptVIP

第2章 流体静力学基础 流体静力学是研究流体处于静止或相对静止状态下的力学规律。 流体静止时（1）不显粘性； （2）只有重力。 本章学习目标 掌握流体静压强及其特性 掌握流体静力学基本方程及其意义 掌握等压面及流体静压强的传递 掌握压强的计算基准和单位 掌握几种常用的液柱式测压计 掌握静止液体作用在平面和曲面上总静压力的计算 第一节 流体静压强及其特性 一、流体静压强 平衡状态 二、流体静压强的特性 特性1（方向性）：平衡流体中的静压强p⊥→作用面 且向内。 特性2（大小性）：平衡流体内任一点各方向的压强p大小均相等。 第二节 流体静力学基本方程及其意义 一、流体静力学基本方程 在自由液面下 h 处取一微面积（水平）ds 做底面积为ds，高为h的微小圆柱体，则该液柱应满足平衡条件 取Z方向平衡方程得 ——流体静力学基本方程 适用范围： 1.重力场、不可压缩的流体 2.同种、连续、静止 液体静压强的分布规律： 1.液体内一点的静压强由两部分组成，即表面压强和单位液体的自重产生的压强。 静压强与深度h成正比； 2.液体内一点的静压强包含液面的压强。因此，液面压强若有任何增量时，液体内各点的静压强也将有同样大小的增量.即：（液体内压强等值传递原理）---帕斯卡原理。 液体静压强分布图示 另一种表达形式： 液面下两点的静压差 何意义？ 意义：在同一种静止流体中，各点的 是一个常数。 二、流体静力学基本方程的意义 （一）水头上的意义 位置水头: Z 压强水头: 测压管水头: 表明同一容器的静止流体中，各点 的测压管水头均相等。 （二）能量上的意义 比位能: Z 比压能: 比势能: 表明同一容器的静止流体中，各点 的比势能均相等。 （三）几何上的意义 几何高度: Z 液柱高度: 总高度: 三、等压面 等压面概念 定义：静止液体中压强相等的各点组成的面称为等压面。 p=C dp=0 注意 两种流体的交界面为等压面 流体的自由面是等压面 均质且仅受重力作用的静止流体，等压面是水平面 等压面性质： 等压面就是等势面 等压面与质量力垂直 只有重力作用下的等压面应满足的条件： 1、静止； 2、连续； 3、连续的介质为同种均质流体； 4、质量力仅有重力； 5、同一水平面。 等压面性质的推广： 1.自由表面下任意深度的水平面为等压面； 2.两种互不相混的静止液体的分界面是等压面,并且也是水平面； 3.压强分布与容器的形状无关(在连通的容器内)。 第三节 流体静压强的传递 第四节 压强的测量 一、压强的计量和单位 绝对压强 p ★绝对压强不可为负 相对压强（计示压强、表压强）pb ★相对压强可正可负 真空压强（真空值）pz ★真空压强恒为正值 压强的单位 国际单位表示法：N/m2 或 Pa 、KN/m2 或kPa 工程单位表示法：Kgf/m2或Kgf/cm2 大气压表示法：atm 工程大气压表示法：at 液柱表示法：mH2O、 mOil、 mmHg 例2-2 二、流体压强的量测 测量压强时： （1）压强比较大时，选用γ较大的液体为工作介质； （2）因为气体的容重γ很小，所以一般认为气体内各点的压强是相等的,即忽略γh； （3）测量的是相对压强； （4）利用等压面的性质 流体压强量测仪器的类型较多，主要差别在量程大小、测量精度等方面有所不同。 （一）常见液柱式测压计 测压管测压管（Pizometric Tube）:是以液柱高度为表征测量点压强的连通管。一端与被测点容器壁的孔口相连，另一端直接和大气相通的直管。 适用范围：测压管适用于测量较小的压强，但不适合测真空。 （二）水银测压计与U形测压计 适用范围：用于测定管道或容器中某点流体压强，通常被测点压强较大或是气体。 （三）U形管压差计 作等压面M-N，则 由pM =pN得A、B两压源的压强差 若将Δz=zB-zA代入上式，整理可得A、B两压源的测压管水头差 压差计 适用范围：测定液体中两点的压强差或测压管水头差。 压差计分： 空气压差计：用于测中、低压差 油压差计：用于测很小的压差 水银压差计：用于测高压差 （五）金属测压计（压力